綜合機械化采煤工藝

綜合機械化采煤工藝一、概述 綜合機械化采煤是指采煤工作麵的破煤、裝煤、運煤、支護、頂板管理等基本工序都實現機械化作業。這樣的工作麵叫綜合機械化采煤工作麵，簡稱綜采工作麵。 綜采工作麵設備是指工作麵和平巷生產係統中的機械和電氣設備，其中包括滾筒采煤機（刨煤機）、液壓支架、可彎曲刮板輸送機、橋式轉載機、可伸縮帶式輸送機、乳化液泵站、供電設備、集中控製設備、單軌吊車以及其他輔助設備等。 綜采工作麵區段巷道布置有以下主要特點： 1．平巷斷麵尺寸較大 工作麵運輸平巷、回風平巷斷麵尺寸應按安裝設備和運送設備的最大尺寸進行設計。由於綜采設備一般由運輸平巷運入工作麵，故其斷麵尺寸主要以液壓支架最大部件的外形尺寸確定。目前，回風平巷的淨斷麵為8m²－10m²。運送較大的支架時，回風平巷淨斷麵可達12m²以上。 運輸平巷除鋪設轉載機、可伸縮膠帶輸送機外，還要鋪高軌道，以便供安裝隨工作麵移動的供、配電點設備以及泵站和平巷支架的回收與運輸之用。為了使設備集中，便於生產和管理，移動方便，通常采用單巷平麵布置方式。其巷淨寬一般在4m以上，淨斷麵為10m²－12m². 2．平巷掘進取直 在采煤工作麵開采過程中，為了避免增加或減少液壓支架的數量和輸送機長度，必須使工作麵長度保持不變。因此，在運輸平巷、回風平巷掘進時，應嚴格按走向保證運輸平巷、回風平巷平行施工。當煤層走向不太穩定時，為保證巷道不出現負坡積水，運輸平巷、回風平巷應采取微坡走向平向施工的方法。 3．加大工作麵推進長度 綜采工作麵的設備多、噸位重，設備的安裝和拆移需要耗費大量的人力和工時。因此，在布置巷道時，應適當增加工作麵的連續推進長度，盡可能地減少工作麵搬家的次數。 二、綜采工作麵的采煤與運輸 （一）綜采工作麵采煤 1.采煤機的進刀方式 當采煤機沿工作麵割完一刀後，需要重新將滾筒切入煤壁，推進一個截深，這一過程稱為“進刀”。常用的進刀方式有端部斜切法和中部斜切法兩種。 1）端部斜切法 采煤機在工作麵兩端約25m－30m的範圍內斜切進入煤壁的進刀方式稱為端部斜切法。當采煤機割煤接近工作麵上端，前滑靴移動到輸送機的過渡槽上時，將前滾筒逐漸降低，後滾筒逐步升高，以保持其正常的截割。 前滾筒進入平巷後，將采煤機稍微後退，並翻轉擋煤板，然後使前滾筒一邊轉動一邊下降到底板，後端滾筒升起，采煤機開始反向割煤，此進前滾筒把上一刀的底板餘煤割淨。當采煤機繼續向下割煤即可順著輸送機彎曲段斜切入煤壁，直到前後滾筒完全切入煤壁時（距回風平巷一般為25m－30m），才停止牽引采煤機;而後，將輸送機直線段和彎曲段推至煤壁，翻轉采煤機擋煤板，後滾筒邊轉動邊下降，前滾筒提起，使采煤機反向牽引割三角煤，直到前滾筒進入回風平巷，采煤機的上缺口即完全做好。這時再將采煤機稍微後退，翻轉兩個擋煤板，並調換兩滾筒上、下位置，便可開始第二循環的采煤。在采煤機割到運輸平巷時，也用同樣的方法進刀。 2）中部斜切法 采煤機在工作麵中部斜切進入煤壁的進刀方式稱為中部斜切法）。灑煤機由工作麵下端向上跑空刀，隨後進行移架，推輸送機。當灑煤機到工作麵中部時，利用輸送機彎曲段曲段斜切進刀，隨即向上割煤直至運輸平巷。然後停機換向，下行空放，當采煤機到工作麵中部時，割去三角煤，接著向下割煤直至運輸平巷平巷後即完成一個循環。 2．滾筒采煤機的割煤方式 滾筒采煤機的割煤方式可分為單向割煤和雙向割煤兩種。 1）單向割煤 采煤機沿工作麵全長往返一次隻進一刀的割煤方式叫做單向割煤。單向割煤一般用在煤層厚度小於或等於采煤機采高的條件下。 2）雙向割煤 騎座輸送機溜槽的雙滾筒采煤機工作時，運動前方的滾筒割頂部煤，後隨著滾筒割底部煤。“爬底板”采煤機則相反，應是前滾筒割底部煤，後滾筒割頂部煤。割完工作麵全長後，需要調換滾筒的上下位置，並把擋煤板翻轉180⁰，然後進行相反方向的割煤行程。這種采煤機沿工作麵牽引一次進一刀，返回時雙進一刀的割煤方式叫做雙向割煤。 3．采煤機的裝煤方式 在綜采工作麵，主要靠采煤機滾筒上的螺旋葉片把大部分碎落的煤炭裝入刮板輸送機，同時靠滾筒後麵的擋煤板來提高裝煤效果。輸關機鏟煤板將餘留的浮煤推擠到溜槽中。 必須指出，為了使滾筒割落下的煤能裝入輸送機，滾筒上螺旋葉片的螺旋方向必須與滾筒旋轉方向相適應：對順時針旋轉（采空區側看）的滾筒，螺旋葉片方向必須右旋；對逆進針旋轉的滾筒，螺旋葉片方向必須左旋。 （二）綜采工作麵運輸 1．運輸設備 采煤機構割下的煤，由工作麵可彎曲刮板輸送機經平巷轉載機和可伸縮帶式輸送機運到采區煤倉。一般來說，綜采工作麵運輸設備主工包括：工作麵可彎曲刮板輸送機、平巷載機和可伸縮帶式輸送機。 2．運輸方式 目前，我國綜采工作麵均為後退式回采，綜采工作麵推進速度較快，因此，要求平巷輸關機也能較快地縮短。為了不經常移動平巷中的帶式輸送機，並使工作麵輸送機中的煤順利地轉動到帶式輸送機上，則必須使用平巷轉載機。它可隨工作麵的推進而及時前移。 3．綜采工作麵運輸的一般要求 （1）保持輸送機的平、直; （2）保持足夠的輸送機彎曲段長度; （3）調整好刮板鏈的鬆緊度; （4）推移輸送機必須在其運轉的情況下進行； （5）防止輸送機下滑。 三、綜采工作麵支護 （一）綜采工作麵礦壓顯現特點 1．板下沉時和下沉速度與割煤、移架間的關係 在綜采工作麵中，頂板下沉是礦山壓力表現的主工形式。生產實踐表明，頂板下沉時是由采動影響（指采煤和放頂工序的影響）階段和相對穩定階段的兩部分下沉時組成。在綜采工作麵的采動影響階段（主要是移架期間），直接頂板活動強烈;在相對穩定階段，頂板的活動趨向穩定。 2．距煤壁不同距離處的頂板下沉時和下沉速度 煤壁內距煤壁近處頂板的下賞賜地大於距煤壁遠處頂板的下沉時，其下沉速度離煤壁近的要比離煤壁遠的高得多。在每次移架操作中，降架時頂板下沉速度達到高峰，而升架時變為負值。 3．綜采工作麵支護強度的變化 液壓支架的額定工作阻力與其支護頂板麵積之比稱為支架的額定支護強度。支架在剛采過煤、新暴露頂板、支護麵積增加時，支護強度減少;移架時立柱卸載，其支護強度減小到零;當支架重新支撐後，支執強度又由零逐漸增高，直至在額定支執強度下工作。 （二）液壓支架 1．類型 液壓支架的頂梁、底座與支柱是連為一體的整體結構，它以液壓為動力，能實現支設、回撤及移輸送機等一係列工序的機械化操作。根據液壓支架與圍岩的相互作用方式，液壓支架可分為支撐式、掩護式和支撐護式三種基本類型。 2．液壓支架的工作方式 由於液壓支架的型式、結構、移步方式和支護條件等的不同，其工作方式也不一樣。液壓支架的工作方式大致有兩：立即支護方式和非立即支護方式。 1）立即支護方式 立即支護方式又稱超前支護方式。它是在采煤機割煤後，先移支架，再移輸送機。這種方式能及時支護剛剛暴露出的頂板，縮短暴露頂板未支護的時間，最少可縮短到2min左左右，從而避免了頂板的嚴重下沉，保持頂板的完整性，給安全生產創造了有利條件。因此，在實際生產中應首先考慮采用這種工作方式。　 采用立即支護方式的支架一般具有較長的前探梁，其長度應超過輸送機寬度與支架移架步距之各。 2）非立即支護方式 非立即支護方式又稱滯後支護方式。它是在采煤機割煤後，先移輸送機，再移支架。采用這種工作方式的支架，一般在前梁下都有立柱，載荷在頂梁上的分布也比較均勻。由於這種支護方式是在采煤機割煤之後要隔一段時間才進行移架支護新暴露的頂板，故使新暴露的頂板在支架支護之前就可能遭到嚴重下沉甚至冒落，從而妨礙生產的正常進行。因此，這種方式多用於頂板比較穩定的煤層。 3．液壓支架移步方式及支護速度 1）液壓支架在工作麵的移步方式在綜采工作麵，液壓支架的移步方式通常分為順序移步和交錯移步兩種。在采煤機割煤時，支架主要采用順序移步跟機支護，隻有在頂板穩定的條件下，才能使用交錯移步。用交錯移步，工作麵可以達到更快的支護速度。 2）液壓支架的支護速度通常把沿工作麵長度方向上推移支架節的速度叫做液壓支架的支護速度。就及時有效地控製頂板而言，支護速度快是有利的。它與單位時間內能向煤壁推移的支架數目和相鄰支架間的安設間距有關。而單位時間內能向煤壁推移的支架數目，又取決於泵站的生產能力、推移千斤頂工作腔麵積的支架的推移步距等。 應當指出，支架的支護速度還必須考慮操作中的輔助時間和支架距泵站的遠近等因素，即距泵站越遠的支架，推移千斤頂中壓力液的壓降也越大，其推力減小則移架的時間就長。因此，為了提高支護速度，除應增加泵站能力外，移架前必須做好準備工作，采取少降柱、快拉架，也能收到好的效果。馮支護速度跟不上采煤機牽引速度時，也要用交錯移架方式來保證追機支護。 4．移架步距 液壓支架的移架步距應該和采煤機截深及輸送機的推移步距一致。當煤壁留有探頭煤或因采煤機飄刀而留有底煤時，往往會使輸關機和支架移不夠規定的步距，會使煤壁前的空頂距離加大，這時就可能造成頂板破碎、掉矸甚至局部冒頂02manbetx.com 。因此，在生產中要采用適當措施，以防止上述現象發生。 四、綜采工作麵生產技術管理（一）循環作業與勞動組織 綜合機械化采煤產量大，效率高，機械設備多，工序緊湊且相互之間製約性強，如工序的某一環節失調，將影響整個生產的正常進行。因此，必須要有一種科學、嚴密的循環工作組織與之相適應。 工作麵循環作業，即是完成破煤、裝煤、運煤、支護、頂板管理等基本工序並周而複始地進行的作業過程。在一般條件下綜合機械化采煤的頂板管理工作大大簡化，因此采煤機割煤、移支架、移輸送機就成為綜采工作麵生產中的三個主要工序，沿工作麵全長完成這三個工序，也就成了一個循環。由於綜采工作實行隨采隨移，液壓支架設速度快，故在正常條件下基本上適應了采煤機牽引速度的要求。因此，采煤機割煤刀數和移架次數將是一致的，均可作為循環的標誌。由於綜采工作麵每晝夜的割煤刀數較多（從幾刀到十幾刀），所以綜采工作麵的循環方式為多循環。 1．作業形式 工作麵的作業形式，就是一晝夜內采煤班和準備班的配合形式。它應該與全礦的工作製度相適應。綜采工作麵合理作業形式的選擇，應當滿足：在時間上最大限度地提高機械設備的利用率，使生產時間集中，避免設備的輕載或空載運轉；要有足夠的檢修時間，保證設備良好，以達到連續運轉和不影響生產。 我國綜采工作麵的作業形式，基本上有以下幾種： （1）三班作業，三班出煤，班內檢修。 （2）三班作業，二班出煤，一班檢修。 （3）三班作業，二班出煤，一班檢修並出煤。 （4）四班交叉作業，三班出煤，一班檢修。 第一種作業形式，工時利用充分，設備利用率高，推進速度快，也有利於頂板的維護。但由於沒有專門的檢修班，所以設備檢修問題比較突出。為此除班內要隨時進行小修外，　在交接班時還得占用一部分間檢修，並每隔1d－3d有一班固定的檢修。 第二種作業形式，有較充分的準備和檢修時間，但設備利用率不高，設備效能不能充分發揮。一般適用於準備工作量較大，或地質條件差以及操作技術不很熟練、檢修力量比較薄弱、管理經驗也較少的初次使用綜采設備的工作麵。 第三種作業形式，除了兩班出煤外，另外一個班可根據設備維護狀況和鬆檢修力量分為：半個班出煤，半個班檢修;2h出煤（割一刀），6h檢修；多半個班出煤，少半個班檢修。這種作業形式介於第一、第二種作業形式之間。 第四種作業形式，工作麵三班出煤，一班檢修，這樣既保證出煤時間長，又有充裕的檢修準備時間。這咱作業方式充分利用了交接班時間，提高了設備利用率與工作麵單產，有利於加強班與班之間的團結協作等。但須有較高的生管理水平，龍其在交叉時間內工作更要安排合適。綜采工作麵應盡量采用這種作業形式。 2．勞動組織 勞動組織的主要任務：一是合理地確定勞動力配備;二是選擇符合工作麵生產工世要求的勞動組織形式。 由於綜采的設備多，技術要求也較複雜，所以綜采工作麵的勞動組織，應按設備、工種定員，組成專業工種，以便有利於掌握和不斷提高操作技術水平。同時綜采工作麵是以采煤幾的割煤工序為中心，組織移架和輸送機，所在以具體的組織形式上，應采用追機作業方式，以充分利用工時，發揮設備效能，達到高產商效。若頂板條件較差、支護複雜、輔助工作量多，或生產管理和操作技術水平較低、追機作業有困難時，可將移架工、移輸關機工沿工作麵全長分段安排和管理。若頂板條件好，采煤機割煤速度快，為使移架工能及時跟上，也可采用分組移架接力追機作業形式，每組10架左右，同時移架數不超過兩組，兩組降柱、升柱時間應當交錯開。 綜采工作麵的工人，既要實行專業分工，又要搞好工種間的協作。對綜采工作麵人員配備的要求是： （1） 選拔建製過硬的采煤隊，按崗位一次配齊配好; （2） 加強技術培訓，不斷提高技術水平。應使綜采隊人員對所有操作的設備達到四懂（懂采煤工世、懂設備的結構、懂設備的原理、懂設備的性能）、四會（會操作。會檢查、會維修、會排除故障）的要求： （3） 注意配備老工人，特別是具有設備維修和頂板管理經驗的老工人，充分發揮他們的作用，以保證生產的正常進行。 （二）設備管理 綜采工作麵由於設備多，機械化水平高，故加強設備的管理工作是生產管理工作中的一個十分重要的內容。設備管理工作做得好，就能便設備經常保持完好和正常動轉，保證工作麵的穩產和商產，同時也有利於延長設備的使用壽命，降低材料消耗。所以對設備管理工作要有嚴格的要求。 （1）加強設備的檢查和維護。設備的檢查和維護是設備管理工作的首要內容，要經常教育職工，人人愛護設備，人人維護設備，認真執行以預防為主的維修方針。對於設備的日檢、周檢、月檢以及季檢等工作，應把日常檢查和維護作為重點，隻有及時地檢查，有效地維護，才能防患於未然，把02manbetx.com 消滅在萌芽狀態。 （2）加強備品、配件管理工作，隻有做好備品、配件的準備、供應和管理工作，才能保證設備及時有效的檢修。綜采隊一般應配一各隊幹部主管此項工作。 （3）建立健全設備技術檔案製度。應記錄設備驗收、配件器格消耗、02manbetx.com 和檢修等情況。各設備還應填寫工作日誌，作為交接班內容之一。 （三）質量管理 綜采氏作麵質量管理工作的好壞，直接關第著能否實現安全生產和機械設備效能的發揮。質量管理的內容包括工作麵的工程質量和設備維修質量兩個方麵，二老互相製約、互相影響。為了抓好工作麵的質量管理工作，必須貫徹“質量第一”的方針，不斷提高綜采人員對工程質量重要性的認識，培養嚴謹、細致的作風，嚴格質量標準，同進要采取有效的技術組織措施，如建立健全作業01manbetx 、牌板製、工種崗位責任製、質量檢查驗收製，開展質量活動03manbetx 等，以確保工作麵實現優質、高效和安全生產。 思考題 1． 試述刨煤機的分類及特點。 2． 試述刨煤機的優缺點及適用條件。 3． 試述滾筒采煤機的工作原理。 4． 我國對煤的軟硬度有何規定？ 5． 試述滾筒采煤機的特點。 6． 什麼是綜合機械化采煤工作麵？ 7． 綜采工作麵液壓支架的類型有哪幾種？ 8． 什麼叫采煤機“進刀”？常用的進刀方式有哪幾種？